這款獨特的敏感免洗唇膜採用 Moisture WrapTM 技術和 Berry Mix ComplexTM 成分， 加州的氫能站 新日本消費者汽車 和 便攜式氫燃料電池 對於電子產品而言，氫作為零排放燃料來源現在終於成為普通消費者的現實。 當與氧氣結合存在時 催化劑氫釋放能量並與氧結合形成水。
兩個主要困難 阻止我們擁有氫能我們擁有的一切 存儲 和生產。 目前，氫氣生產是能源密集且昂貴的。 通常，氫的工業生產需要高溫，大型設施和大量能量。 事實上，它通常來自天然氣等化石燃料 - 因此實際上並不是零排放燃料來源。 使這一過程更便宜，更高效和更具可持續性將大大有助於使氫成為更常用的燃料。
一種優良且豐富的氫源是水。 但在化學上，這需要逆轉氫與其他化學品結合時釋放能量的反應。 這意味著我們必須將能量放入一種化合物中，以便將氫氣排出。 最大限度地提高這一過程的效率將是實現清潔能源未來的重大進展。
一種方法涉及將水與有用的化學物質，催化劑混合，以減少破壞氫和氧原子之間的連接所需的能量。 有幾種有希望的氫氣催化劑，包括 硫化鉬，石墨烯和硫酸鎘。 我的研究重點是改變硫化鉬的分子特性，使反應更有效，更有效。
制氫
氫是 宇宙中最豐富的元素，但很少能以純氫形式獲得。相反，它與其他元素結合形成大量化學物質和化合物，例如甲醇等有機溶劑和人體內的蛋白質。其純淨形式H2可用作可運輸的高效能燃料。
有 幾種生產氫的方法 可用作燃料。 電解使用電力將水分解為氫氣和氧氣。 蒸汽甲烷重整 從甲烷（四個氫原子與碳原子結合）開始並加熱，將氫與碳分離。 這種能源密集型方法通常是工業生產氫氣的方式，如生產氨或精煉油。
我關注的方法是 光催化水分解。 在催化劑的幫助下，將水“分解”成氫氣和氧氣所需的能量可以通過另一種豐富的資源 - 光來提供。 當暴露在光線下時，適當的水和催化劑混合物會產生氧氣和氫氣。 這對工業非常有吸引力，因為它允許我們使用水作為氫的來源而不是骯髒的化石燃料。
了解催化劑
正如不是每兩個人在同一個電梯中開始談話一樣，一些化學相互作用不會因為引入這兩種材料而發生。 水分子可以通過添加能量分裂成氫和氧，但所需的能量將超過反應產生的能量。
有時需要第三方才能讓事情順利進行。 在化學中，這被稱為催化劑。 從化學上講，催化劑可以降低兩種化合物反應所需的能量。 一些催化劑僅在暴露於光時起作用。 這些化合物，如二氧化鈦，是 稱為光催化劑.
在混合物中使用光催化劑時，分解水所需的能量顯著下降，因此在該過程結束時該努力能夠獲得能量增加。 通過添加另一種物質，我們可以通過稱為助催化劑的作用使分裂更有效。 氫氣生成中的助催化劑改變了反應的電子結構，使其更有效地生成氫氣。
到目前為止，還沒有任何以這種方式生產氫氣的商業化系統。 這部分是因為成本。 我們發現的最好的催化劑和助催化劑可以有效地幫助化學反應，但是非常昂貴。 例如，在1972中發現了第一種有希望的組合，二氧化鈦和鉑。 然而，鉑金是一種非常昂貴的金屬（遠高於每盎司1,000美元）。 甚至是錸，另一種有用的催化劑， 成本約為每盎司70。 像這樣的金屬在地殼中非常罕見，這使它們成為現實 不適合大規模應用 即使有正在開發的流程 回收這些材料.
尋找新的催化劑
對於良好的催化劑有許多要求，例如能夠再循環並且能夠承受反應中涉及的熱量和壓力。 但同樣重要的是材料的普遍性，因為最豐富的催化劑是最便宜的。
最新、最有前途的材料之一是硫化鉬 (MoS2)。因為它是由鉬和硫元素組成（這兩種元素在地球上相對常見），所以它比更傳統的催化劑便宜得多， 每盎司一美元以下。 它還具有正確的電子屬性和其他屬性。
在1990s之前研究人員發現，硫化鉬在將水轉化為氫氣方面並不是特別有效。 但那是因為研究人員正在使用厚厚的礦物塊，基本上是從地下開採時的形態。 但是，今天我們可以使用像 化學氣相沉積 or 基於解決方案的流程 製造更薄的二硫化鉬晶體？ – 甚至可以達到單一分子的厚度 – 從水中提取氫的效率要高得多。
使過程更好
通過控制其物理和電學性質，可以使硫化鉬更有效。 稱為“相變”的過程使更多的物質可用於參與產氫反應。
當硫化鉬形成晶體時，固體物質外部的原子和分子是 準備接受或捐贈電子給水 當被光激發時驅動氫的產生。通常情況下，MoS？結構內部的分子不會給予或接受電子 和邊緣網站一樣有效，因此反應無法幫助。
但是給 MoS 添加能量呢？經過 用電子轟擊它， 或者 增加周圍的壓力，導致所謂的“相變“ 發生。 這種相變不是你在基礎化學中學到的（涉及一種採取氣體，液體或固體形式的物質），而是分子排列中的輕微結構變化 改變MoS？從半導體到金屬.
結果，內部分子的電特性也可用於反應。 這使得潛在的催化劑量相同 600次更有效 在析氫反應中。
如果能夠完善這種突破背後的方法，那麼我們可能會向更加便宜和更高效的氫氣生產邁進一大步，這反過來將推動我們走向由真正清潔，可再生能源驅動的未來。
關於作者
Peter Byrley，博士 化學工程候選人， 加州大學河濱分校
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